原标题:机遇还是“坑”?院士热议开源芯片给我国带来的影响

“未来RISC-V开源指令集很可能发展成为世界主流CPU之一,而基于RISC-V开源指令集架构的国产CPU可望满足自主可控测评的要求,前景可期。” 日前,在北京召开的“2019国际芯片大会(Chips 2019)”上,中科院院士倪光南在介绍开源芯片新趋势时指出。

这个大会以“构建自主可控和开放的芯片产业”为主题,由国际测试委员会、中国科学院大学及北京市怀柔区人民政府共同举办。院士倪光南和廖湘科,以及胡伟武、詹剑锋、张立新等专家,对开源芯片给中国芯片产业可能带来的机遇和陷阱展开深入讨论,并探讨建立自主可控和开放的芯片产业的战略和政策、建立自主可控的开源芯片及软硬件生态。

大大降低芯片设计门槛符合技术趋势

“开源”(开放源代码)是一种开发模式和商业模式,以Linux为代表的开源软件已经成为当前软件产业的主流。而RISC-V开源指令集可以理解为与开源软件相对应的一种开源硬件。开源芯片设计可以将芯片设计门槛大大降低,甚至3-5人的小团队在3-4个月内,只需几万元就可以研制出一款有市场竞争力的芯片。

目前世界上生态最为成熟的两种指令集架构的CPU分别是Intelx86指令集架构CPU和ARM指令集架构CPU。

Intelx86指令集架构CPU历史悠久,垄断了桌面和服务器领域,被美国的Intel和AMD两家公司拥有,罕有对外授权。ARM指令集架构CPU近年崛起,在移动和嵌入式等领域占垄断地位。世界上很多公司花费数百万至上亿元费用向ARM公司购买CPU许可,还要向公司缴纳特许权使用费(Royaltyfee)。

对此,倪光南、廖湘科等专家表示“未来RISC-V很可能发展成为世界主流CPU之一,从而在CPU领域形成Intel、ARM、RISC-V三分天下的格局。”

倪光南介绍了RISC-V开源指令集拥有很多好处。在设计方面,免除授权费用和知识产权风险的完全开源免费,是RISC-V存在的主要意义。RISC-V指令集在最初设计时,其研发团队就明确表示要追求简约,丢弃历史包袱。目前成型的技术代码集小、支持模块化、性能十分优越,能满足从微控制器到超级计算机等各种复杂程度的处理器需求,支持从FPGA、ASIC乃至未来器件等多种实现方式。

另外,随着人工智能和物联网(IoT)等新一代信息技术的发展,各种场景下对CPU的需求日益碎片化,嵌入式应用前景广阔,低功耗、低成本和定制化需求越来越大,这使得RISC-V的精简、低功耗、模块化和可扩展的优势与数字经济未来的发展方向十分契合。

RISC-V芯片计划同样可能存在陷阱

值得一提的是,胡伟武、张立新和詹剑锋等专家开诚布公地讨论了RISC-V计划可能给中国芯片产业带来的陷阱。

胡伟武教授是国产自主芯片龙芯的代表性人物;中科院计算所副总工程师张立新教授是芯片领域的老兵,参加过IBM等多个芯片的研发和国产化项目。詹剑锋是国际测试委员会主席,是本次国际芯片大会的发起人。

张立新在认为开源芯片可能给中国芯片产业带来的机会的同时,建议我国现有RISC-V计划应该避免走龙芯和飞腾走过的老路,应该走高端路线,而不应该在低水平重复已有的工作。

詹剑锋在主论坛的报告“如何迎接现代计算机负载的挑战”中表示,应该借助开源芯片计划,选择新赛道,为现代计算机负载(大数据、人工智能、互联网服务)设计通用的开源的芯片,而不是针对一个个的负载设计加速器。而在传统负载领域,开源芯片计划没有机会,因为芯片产业很难做到后发制人。詹剑锋教授公开了BenchCouncil主导的面向新赛道的芯片测试标准BENCHCPU和通用开源芯片计划EChip。

龙芯总裁胡伟武认为,培育芯片产业需要时间,就像培养孩子,不能一蹴而就,唯有时间不可超越。他将国内的芯片力量形象地描述为小学生、中学生和大学生。他认为龙芯、飞腾已经大学毕业,而不少相关的芯片研发计划仍然是小学生水平。他主张不做加速器,而在通用芯片上集成对这些特定负载的支持,例如面向AI的指令。他认为时间会证明一切,芯片只有头部企业会盈利,没有足够大的市场容量,不能控制生态,都难以盈利。

廖湘科认为,中国在芯片领域的薄弱力量还包括EDA工具,目前开源EDA领域基础较差。这个领域很难被计算机专业的人士攻破,因为需要不同的知识积累。

基金会保持技术中立,跨国公司纷纷布局

对于RISC-V基金会的中立性,倪光南表示赞赏。

11月25日,为了寻求技术中立,总部位于美国特拉华州的RISC-V基金会计划迁至瑞士,以规避美国可能会做出的贸易限制。RISC-V基金会首席执行官卡利斯塔·雷德蒙德表示,董事会一致通过了迁移决定,希望确保美国以外的大学、政府和公司可以帮助开发其开源技术。雷德蒙德称,“在世界各地,我们听到很多人说‘如果公司不在美国,我们会更自在’。”

詹剑锋指出,在信息技术产业领域,不仅存在从下(芯片)到上的管控,而且存在从上(应用)到下的管控。例如,安卓本身是开源的,大家都可以用,但在华为的安卓事件中,被管控的是谷歌开发的应用套件。这种情况可能同样存在于开源芯片里。开源芯片指令集ISA虽然是开源的,但不同的硬件实现是被管控的。张立新教授同样赞同这个观点。因此,信息技术生态非常复杂。

詹剑锋认为,开源芯片比开源软件情况更为复杂,中国的公司不能照搬开源软件领域的模式。不要以为可以在开源芯片时代,像开源软件时代一样,做简单地堆砌。尽管有种种异议和疑虑,专家总体认为,开源芯片对中国芯片产业是一个机会。张立新坦率地认为,不论是自己研发的,还是拿来的,只要能解决现在的困境的芯片计划,就应该被鼓励。

RISC-V基金会于2005年成立,这是一个非盈利中立机构和开放社区,主要负责日常维护RISC-V指令集标准手册与架构文档,参与RISC-V相关规范制定和软硬件生态系统的发展。

倪光南介绍,基金会采取会员制管理,目前有上百家会员单位,中科院计算所是发起和审计会员,阿里、华为是白金会员。这种开放式管理模式能够有效促进RISC-V社区的交流和创新,形成生态系统,从而降低研发成本,打破芯片市场的垄断。

目前,RISC-V开放的生态已经让众多厂商纷纷选择使用RISC-V指令集研发下一代芯片,英伟达(Nvidia)将使用RISC-V指令集制作下一代GPU上的周边微控制器,西部数据(WesternDigital)计划在下一代存储计算芯片中使用RISC-V核,并宣布预计每年将出货10亿片以上使用RISC-V的芯片。另外,西门子,三星,谷歌,IBM,特斯拉,高通,恩智浦,日立等跨国公司都在RISC-V指令集芯片上有所布局。

在中国,使用RISC-V指令集制作的芯片开始初露头角:7月18日,中科物栖展示了基于RISC-V的AIoT芯片和整机方案;7月25日,阿里巴巴旗下半导体公司平头哥出品的玄铁910(XuanTie910)芯片同样是一款RISC-V处理器,可以用于设计制造高性能端上芯片,应用于5G、人工智能及自动驾驶等领域。

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